基于三維重建的智能導(dǎo)盲儀發(fā)展應(yīng)用

高 珊，劉春艷，賈焦予

（長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130000）

1 基本情況介紹

以三維重建為技術(shù)核心，通過(guò)三維重建生成景深圖像，同時(shí)配合姿位傳感器，從而得到三維空間坐標(biāo)。根據(jù)三維空間坐標(biāo)，便可以得到地形圖，由地形圖判斷前方是平地還是斜坡，抑或臺(tái)階等情況，通過(guò)智能語(yǔ)音將信息傳遞給盲人。同時(shí)使用指南針傳感器和GPS模塊，通過(guò)智能語(yǔ)音的方式將盲人前進(jìn)的方向和目前所在的位置傳遞給盲人。通過(guò)上述一系列的過(guò)程，完成為盲人導(dǎo)航的任務(wù)。

首次使用雙目相機(jī)實(shí)現(xiàn)三維重建的功能，與傳統(tǒng)的超聲波導(dǎo)盲儀相比，有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度都有大幅度的提高，使得盲人能夠準(zhǔn)確的了解當(dāng)前的路況信息，方便盲人的出行，這也正是本項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處。同時(shí)本項(xiàng)目還增加了方向和位置信息，使得盲人不僅能了解路況信息，還能了解自己的位置信息。

根據(jù)當(dāng)前的行業(yè)背景，并在閱讀大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從技術(shù)角度和市場(chǎng)角度兩個(gè)方面完成項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)。整個(gè)項(xiàng)目最后需要實(shí)現(xiàn)雙目視覺(jué)圖像的獲取、計(jì)算視差、生成空間坐標(biāo)、根據(jù)空間坐標(biāo)進(jìn)行模式分類(lèi)、根據(jù)分類(lèi)結(jié)果實(shí)現(xiàn)地形圖的生成、指南針傳感器和GPS模塊信息的獲取、語(yǔ)音模塊等部分。

針對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上存在的主要導(dǎo)盲產(chǎn)品，我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其在價(jià)格、便攜性、實(shí)用角度等方面存在明顯的優(yōu)勢(shì)。為我們將來(lái)的市場(chǎng)推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 導(dǎo)盲儀技術(shù)獨(dú)特性

首次使用雙目相機(jī)實(shí)現(xiàn)三維重建的功能，與傳統(tǒng)的超聲波導(dǎo)盲儀相比有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度都有大幅度的提高，使得盲人能夠準(zhǔn)確的了解當(dāng)前的路況信息，方便盲人的出行，這也正是本項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處。同時(shí)本項(xiàng)目還增加了方向和位置信息，使得盲人不僅能了解路況信息，還能了解自己的位置信息。

3 市場(chǎng)分析和競(jìng)爭(zhēng)分析

目前由于技術(shù)水平的限制，以及社會(huì)關(guān)注度的不夠，盲人的導(dǎo)航問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好地解決。盲人是殘疾人當(dāng)中一個(gè)特殊的群體，他們由于先天或后天的生理缺陷喪失了視覺(jué)資訊，然而視覺(jué)資訊是人類(lèi)獲得知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的主要來(lái)源，因此，盲人在日常生活和安全行進(jìn)方面受到很大的制約。在現(xiàn)實(shí)生活中，大多數(shù)的盲人都是通過(guò)普通的盲杖來(lái)輔助行走的，這種盲杖只是一根普通的長(zhǎng)桿，它只能探測(cè)局部的障礙物，存在著太多的不足。導(dǎo)盲犬雖然可以協(xié)助引導(dǎo)盲人行進(jìn)，但存在訓(xùn)練周期和適應(yīng)期過(guò)長(zhǎng)、成本較高的缺點(diǎn)，這也使導(dǎo)盲犬的使用率并不高。

為了協(xié)助盲人安全行進(jìn)，提高他們的生活質(zhì)量，世界各國(guó)一直在進(jìn)行著電子導(dǎo)盲系統(tǒng)的研制。已經(jīng)成功研制的電子導(dǎo)盲系統(tǒng)主要是超聲波導(dǎo)盲儀。超聲波導(dǎo)盲儀的缺陷是使用者在行進(jìn)時(shí)需要不斷進(jìn)行掃描探測(cè)動(dòng)作，而發(fā)現(xiàn)障礙物后，必須經(jīng)過(guò)附加測(cè)量才能知道其尺寸，因此降低了行進(jìn)的速度。并且，超聲波不能探測(cè)出凹坑等障礙，它的傳播也會(huì)受到衍射、散射和吸收的影響，使得超聲波導(dǎo)盲儀存在漏檢盲區(qū)信息的問(wèn)題。移動(dòng)式機(jī)器人在功能上更完善，但是硬件和開(kāi)發(fā)成本太高，并且體積龐大，在行動(dòng)范圍上受地形影響很大，穿戴式導(dǎo)盲儀重量較重，成本較高，無(wú)法給盲人提供心理上的安全感，引導(dǎo)式手杖是目前相對(duì)理想的一種導(dǎo)盲儀，但是還存在體積大、不宜攜帶等缺點(diǎn)。所以，這幾種導(dǎo)盲儀的應(yīng)用范圍太過(guò)局限，效果不夠好，沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。

世界衛(wèi)生組織設(shè)在日內(nèi)瓦的防盲和防聾規(guī)劃主任Thylefore博士指出：中國(guó)是全世界盲人最多的國(guó)家，約有500萬(wàn)盲人，占全世界盲人口的18%.每年在中國(guó)約有45萬(wàn)人失明，如果允許目前的趨勢(shì)繼續(xù)保持不變，到2020年預(yù)期中國(guó)盲人將增加4倍。盲人的人口比例日益增大，但是在這些人口中，由于經(jīng)濟(jì)等各方面原因，只有其中極小部分的盲人可以使用超聲波導(dǎo)盲儀等現(xiàn)在市場(chǎng)上存在的較為成熟的導(dǎo)盲產(chǎn)品。我們?cè)O(shè)計(jì)的基于三維重建的智能導(dǎo)盲儀造價(jià)低，在使用便捷性、有效性等方面都優(yōu)于目前市場(chǎng)上存在的主要產(chǎn)品，所以我們的產(chǎn)品具備較強(qiáng)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語(yǔ)

研發(fā)的智能導(dǎo)盲儀基于三維重建技術(shù)，能有效的恢復(fù)出三維場(chǎng)景信息，獲取路況。依靠導(dǎo)盲手杖的定位系統(tǒng)及感應(yīng)器等內(nèi)置設(shè)備掌握行進(jìn)方向，前往目的地與朋友會(huì)合。該設(shè)計(jì)主要由導(dǎo)盲模塊和藍(lán)牙耳機(jī)兩部分組成，耳機(jī)能夠?qū)⑿畔ⅲㄈ缏访嬲系K物、約見(jiàn)朋友的位置等）實(shí)時(shí)傳達(dá)給使用者，幫助他們隨時(shí)調(diào)整前進(jìn)方向。